12位串行A_D转换器MAX1247原理与应用

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2024年5月10日发(作者：)

第

14

卷第

1

期　　　　　　　　华北航天工业学院学报

Vol

1

14No

1

1

2004

年

3

月

JournalofNorthChinaInstituteofAstronauticEngineering

Mar

1

2004

12

位串行

A

Π

D

转换器

MAX1247

原理与应用

王喜斌　　　常淑英

12

(

1

1华北航天工业学院　电子工程系

,

河北廊坊

065000;2

1廊坊美联制动装置有限公司

,

河北廊坊

065000

)

摘　要

:MAX1247

是

MAXIM

公司推出的

4

通道

12

位串行

A

Π

D

转换器

,

其内部具有

SPI

串行接口

,

高速、低功

耗。本文详细介绍了

MAX1247

的工作原理、工作时序及与单片机系统的接口电路及有关的读写程序。

关键词

:

单片机

;

模数转换器

;MAX1247;SPI

中图分类号

:TP335

　　　文献标识码

:A

　　　文章编号

:1009-2145

(

2004

)

01-0011-04

0

　概　述

MAX1247

是美国

MAXIM

公司推出的一种低功

使器件掉电

;

为高时

,

使参考缓冲区放大器处于内

部补偿模式

;

将其浮动

,

则使参考缓冲区放大器处

于外部补偿模式

;

●

VREF

(

8

)

:

参考电压输入端

;

●

REFADJ

(

9

)

:

参考缓冲放大器的输入端

;

●

AGND

●

DGND

●

DOUT

●

SSTRB

●

DIN

●

CS

耗、

4

通道、

12

位串行模数转换芯片。该芯片是一

种逐次逼近式模数转换芯片

,

其内部自带与微处理

器的串行接口

SPI

。同时

,

它还可以在连续转换模

式下对外部

4

通道模拟输入信号进行顺序转换

,

且

单一电源供电

(

2

1

7V

～

5

1

25V

)

。与其他

A

Π

D

转换

器相比

,MAX1247

具有较低的功耗和丰富的片上

资源

,

且内部结构紧凑

,

集成度高

,

工作性能好

,

非常适用于便携式仪器仪表开发。

1

　引脚说明

图

1

所示为

MAX1247

的引脚图。

MAX1247

具

有

16

个引脚

,

各引脚定义如下

:

(

10

)

:

模拟地

;

(

11

)

:

数字地

;

(

12

)

:

串行数据输出端

;

(

13

)

:

转换结束

;

(

14

)

:

数据输入端

;

(

15

)

:

片选端

;

(

16

)

:

时钟输入端

;

●

SCLK

2

　工作模式及工作时序

2

1

1

　工作模式

MAX1247

有以下

4

种工作模式

:

(

1

)

UNI

Π

BI

(

单极性转换Π双极性转换

)

:

在

UNl

模式下

,

输入的模拟量可在

0V

～

VREF

之间

;

在

BI

模式下

,

输入的模拟量在2

VREF/2

～

VREF/2

之间

;

(

2

)

FULLPOWER:

掉电模式

;

(

3

)

INTERNALCLOCK/EXTERNALCLOCK

(

内

时钟模式

/

外时钟模式

)

:

在外部时钟模式下

,

通过

图

1

MAX1247

的引脚图

外部时钟控制数据的移入和移出

,

同时控制模数转

换

,

因此要求模数转换必须在一定的时间内结束

,

否则转换结果将会降低

,

如果外部时钟的频率低于

100kHz,

最好用内部时钟模式

;

在内部时钟模式

(

1

)

:

电源端

;

●

CH0

～

CH3

(

2,3,4,5

)

:

模拟信号输入

●

VDD

通道

0

～

3;

●

COM

(

6

)

:

模拟输入的参考地

;

●

SHDN

(

7

)

:

关闭输入控制端

,

为低时

,

将

收稿日期

:2003-12-09

作者简介

:

王喜斌

(

1968-

)

,

男

,

黑龙江华川人

,

工程师

,

长期从事计算机应用及自动控制方面的研究工作。

下

,MAX1247

自动生成转换用时钟

,

无须单片机

生成转换时钟

,

就可以读入

A

Π

D

转换的结

果

;

(

4

)

SNGLE/DIFFERENTIAL

(

单极性输入模式Π

双极性输入模式

)

:

在

SNGLE

模式

,

由

CH0

、

CH1

、

——

11

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2004

年

3

月华北航天工业学院学报第

14

卷

CH

、

CH3

输入端信号分别和

COM

端口构成

4

路输

入信号

;

在

DIFFERENTIAL

模式

,CH0/CH1

两输入

端间将构成差动输入

,CH2/CH3

两输入端间将构

成差分输入。

2

1

2

　工作时序

(

1

)

控制字格式

在启动

MAX1247

开始进行

A

Π

D

转换之前

,

必

须先送一个控制字到

MAX1247

的内部锁存器中

,

使得

MAX1247

自动选择其工作模式。

命令控制字的定义格式如下

:

别为

001

、

101

、

010

以及

110

四种编码时

,

分别选

择

CH0

、

CH1

、

CH2

及

CH3

进行

A

Π

D

转换

;

当此位

为

0

时

,

选择

2

路

CH0

、

CH1

或

CH2

、

CH3

为差动

输入方式。

●

UNI

Π

BIP:

当此位为

1

时

,

为单极性转换

,

输入电压在

0

～

VREF

之间

;

当此位为

0

时

,

为双

极性转换

,

输入电压在2

VREF

Π

2

～

VREF

Π

2

之间。

时钟及功率下降模式。当

PD1

、

PD0

为

00

时

,

全功率下降

;

为

01

时满功率

下降

;

为

10

时

,

内时钟模式

;

为

11

时为外时钟模

式。

(

2

)

A

Π

D

转换过程

MAX1247

在时钟脉冲的作用下

,

进行逐次逼

●

PD1

、

PD0:

当

CS

变成低电平后

,

输入

MAX1247

的第一个“

1

”为启动位。

●

SEL0

～

SEL2:

通道模式选择位。

当此位为

1

时

,CH0

～

CH3

为四

路单极性输入方式

,

当

SEL2

、

SEL1

、

SEL0

分

●

SGL

Π

DIF:

●

START:

近式

A/D

转换

,

每

24

个时钟周期完成一次转换和

读出操作。在

A

Π

D

转换速度要求不是很快时

,

常

选用内部时钟模式

,

常用的内部时钟模式的时序如

图

2

所示。

图

2

　内时钟模式时工作时序

　　其主要工作过程为

:

首先根据系统要求设定

MAX1247

的控制字

,

例如需转换通道

0

、单极性、内时钟模式

,

控制字

为

9EH

。

当片选端

CS

变为低电平时

,DOUT

处于低电

平

,SSTRB

处于高电平

,

此时

,

使

DIN

输入端置为

高电平

;

在第一个

SCLK

的上升沿将

DIN

的第一位

数据“

1

”移入内部移位寄存器中

,

即移入

START

开始位

;

接着在余下的

7

个

SCLK

的上升沿将控制

字的其他位移入内部移位寄存器中

,

在控制字的最

后一位数据被移入之后

,

即在第

8

个

SCLK

的下降

沿

,SSTRB

变低

,

经

7

1

5us

之后

,A

Π

D

转换结束

,

SSTRB

变高。转换结束后

,

使

CS

变低

,

在以下的

12

个

SCLK

的下降沿

,

逐一将转换后的结果即

12

位二进制数

,

从

DOUT

端移出来

,

最高有效位在

—

12

前

,

其余按顺序移出

;

最后连续输入

4

个

SCLK

脉

冲

,

在每个

SLCK

脉冲的下降沿移出相应的无效

位

,

构成

24

个时钟转换方式

,

完成一次

A

Π

D

转换

和转换结果读出。

3

　应用实例

MAX1247

具有

SPI

串行接口

,SPI

属于同步串

行通信接口

,

接口简单

,

因此可以使用

51

单片机

的

P1

口模拟

SPI

协议与

MAX1247

连接。图

3

所示

电路为单片机系统在石油含气含水测试仪中的应

用

,

石油的温度、压力、流量通过信号调理电路

后

,

输入

MAX1247

的

CH0

、

CH1

、

CH2

端。

在

MAX1247

与

51

单片机的接口电路中

:P1

1

3

定义为转换数据输出端

;P1

1

2

定义为时钟端

;

P1

1

1

定义为数据输入端

;P1

1

0

定义为片选端。

—

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

第

1

期王喜斌等

:12

位串行

A

Π

D

转换器

MAX1247

原理与应用

2004

年

3

月

图

3

　应用

MAX1247

构造的单片机采集系统

　　由于单片机与

MAX1247

的连接采用串行口连

接方式

,

使得扩展

12

位的

A

Π

D

转换器只占用了单

片机很少的口资源

,

因此可以应用单片机构造出较

好的数据采集控制系统

,

并可广泛应用于各种适合

于其应用的领域。如应用于粮食、石油等行业

,

进

行温度、湿度及流量等方面的测量。

应用

MAX1247

进行

A

Π

D

转换的程序编制如下

:

voidtime1

()

interrupt1

　　　　　　　Π3流量、温度、压力采集中断程序3Π

{

ucharxdatakkl=0,l=0;

{;}

P1-0=1;

for

(

kkl=0;kkl

〈

2;kkl++

)

{;}

P1-0=0;

}

P1-1=1;

for

(

l=0;l

〈

6;l++

)

{;}

P1-1=0;

lldatatransfer=0;

　　　　Π3流量

A

Π

D

转换的中间结果3Π

P1-0=1;

for

(

l=0;l

〈

12;l++

)

Π3

A

Π

D

转换

12

次后

,

流量值保存在

lldate[lldatacounter]

3Π

EA=0;

TR0=0;

ET0=0;

TH0=-

(

50000

Π

256

)

;

TL0=-

(

50000%256

)

;

P1-1=0;

Π3流量

A

Π

D

转换

,P1-1

为片选3Π

adaddress=0x9e;

Π3流量在通道

0,

MAX1247

控制字为“

9E

”3Π

{

P1-0=0;

P1-0=1;

lldatatransfer=P1-3;

lldatatransfer=lldatatransfer

〈〈

(

11-l

)

;

lldata[lldatacounter]=lldata[lldatacounter]|ll

2

datatransfer;

for

(

l=0;l

〈

8;l++

)

Π3送控制字到

MAX1247

的内部寄

存器3Π

{

(

7-l

))

&

adaddress=

(

adaddress

〉〉

0x01;

}

for

(

l=0;l

〈

4;l++

)

Π3完成

24

个时钟的

A

Π

D

转换模式3Π

{

P1-0=0;

P1-0=1;

—

13

—

P1-2=adaddress;

Π3

P1-2

为数据输入端3Π

P1-0=0;

Π3

P1-0

时钟3Π

for

(

kkl=0;kkl

〈

2;kkl++

)

Π3延时3Π

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2004

年

3

月华北航天工业学院学报第

14

卷

tdatatransfer=P1-3;

}

P1-1=0;

　　　　　　　Π3温度

A

Π

D

转换一次3Π

P1-0=0;

adaddress=0xde;

Π3与流量转换相同

,

只是控制字为

“

DE

”3Π

for

(

l=0;l

〈

8;l++

)

　　……

P1-1=0;

Π3压力

A

Π

D

转换一次3Π

P1-0=0;

adaddress=0xae;

Π3与流量转换相同

,

只是控制字为

“

AE

”3Π

for

(

l=0;l

〈

8;l++

)

　　……

}

4

　结束语

随着电子技术的不断发展

,

各种串行接口芯片

的应用越来越多

,

如串行

A

Π

D

、

D

Π

A

及各种接口芯

片等

,

而且串行芯片的运行速度能够满足工程的需

要。本文详细论述了

A

Π

D

转换芯片

MAX1247

的工

作原理

,

接口方法及编程技术

,

并给出了一个具体

的

MAX1247

的应用电路

,

该电路集模拟量输入、

实时时钟、模拟输出、键盘显示、打印等功能与一

体

,

可扩展应用于各种控制系统中。

参考文献

:

[1]

徐朝农

,

黄长喜

.MAX1247

芯片在

MCS-51

系列中的

应用

[J].

国外电子元器件

,2001,

(

5

)

.

[2]

杜友福

,

李华贵

.

串行

12

位

ADCMAX1247

及其应用

[J].

电测与仪表

,2002,

(

2

)

.

TheoryandApplicationAboutSerial12-BitA

Π

DMAX1247

WANGXi-bin

CHANGShu

2

ying

12

(

1

1

ElectronicsEngineeringDepartment,NorthChinaInstituteofAstronauticEngineering,Langfang065000,China;

2

1

,Langfang065000,China

)

Abstract:Max124712-BitA

Π

DismakeninMAXIMCompany,Max1247combine4-channel,serialSPIwithhighconversionspeedand

perintroducestheperformanceandcycletimeofserial12-BitA

Π

DMAX1247,thehardwareinterfaceandreadingand

writteringprogrammingbetweenMax1247andsignlmicroprocessor.

Keywords:signlmicroprocessor;A

Π

Dconverter;MAX1247;SPI

—

14

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本文标签： 转换输入时钟模式